(57)【要約】【課題】放射線を光に変換し、その光を電気信号として検出する放射線画像検出器において、Ｓ／Ｎ比の向上を図る。【解決手段】放射線の照射を受けて光を発する放射線変換層１と、放射線変換層１から発せられた光を透過する電極層２と、電極層２を透過した光の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層３と、電荷発生層３において発生した電荷に応じた信号電荷を蓄積するキャパシタ部４２とキャパシタ部４２から信号電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ素子４１とからなる画素部が２次元状に多数配列された電荷検出層４とがこの順の積層された放射線画像検出器において、電極層２を金属薄膜とし、電荷発生層３をａ−Ｓｅにより形成されたものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の照射を受けて光を発する放射線変換層と、該放射線変換層から発せられた光を透過する電極層と、該電極層を透過した光の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、該電荷発生層において発生した電荷に応じた信号電荷を蓄積する蓄積部と該蓄積部から信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元状に多数配列された電荷検出層とがこの順の積層された放射線画像検出器において、
前記電極層が、金属薄膜であり、
前記電荷発生層が、ａ−Ｓｅにより形成されていることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記電極層の上面に、前記画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜がさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項３】
放射線の照射を受けて光を発する放射線変換層と、該放射線変換層から発せられた光を透過する電極層と、該電極層を透過した光の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、該電荷発生層において発生した電荷に応じた信号電荷を蓄積する蓄積部と該蓄積部から信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元状に多数配列された電荷検出層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、
前記電極層が、前記画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜であり、
前記電荷発生層が、ａ−Ｓｅにより形成されていることを特徴とする放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を光に変換し、その光を電気信号として検出する放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて被写体に関する放射線画像を記録し、その記録された放射線画像に応じた電気信号を出力する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。
【０００３】
上記のような放射線画像検出器としては、たとえば、放射線をＸ線吸収蛍光体により光に変換し、その光をＳｉセンサーにより受光して光電変換する放射線画像検出器が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載の放射線画像検出器は、光電変換材料としてａ−Ｓｉを用いているが、光電変換材料としてａ−Ｓｅを用いた場合には、以下のような効果が期待できる。まず、暗電流が低いので、Ｓ／Ｎ比とダイナミックレンジに優れている。また、印加電圧によってはアバランシェ効果が利用でき、さらにＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特許３０６６９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような放射線画像検出器においては、光電変換材料に光を透過する電極層を形成する必要がある。そして、たとえば、電極層としてＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜を形成する場合、良好な導電性の膜を形成しようとすると１００−２００℃の温度が必要であるが、このような温度がａ−Ｓｅに与えられるとガラス転移点を越えて結晶化してしまい、結晶化部位で暗電流の上昇、画像欠陥が生じ、著しく性能を損ねてしまう。また、ＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜を低温で形成した場合には、時間が数時間以上かかり、組織的に空隙、欠陥が多くなり、所望の電気伝導率を得ることができない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、光電変換材料としてａ−Ｓｅを用いることができ、Ｓ／Ｎ比の向上などを図ることができる放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の放射線画像検出器は、放射線の照射を受けて光を発する放射線変換層と、放射線変換層から発せられた光を透過する電極層と、電極層を透過した光の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷に応じた信号電荷を蓄積する蓄積部と蓄積部から信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元状に多数配列された電荷検出層とがこの順の積層された放射線画像検出器において、電極層が、金属薄膜であり、電荷発生層が、ａ−Ｓｅにより形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記本発明の第１の放射線画像検出器においては、電極層の上面に、画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜をさらに設けるようにすることができる。
【００１０】
本発明の第２の放射線画像検出器は、放射線の照射を受けて光を発する放射線変換層と、放射線変換層から発せられた光を透過する電極層と、電極層を透過した光の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷に応じた信号電荷を蓄積する蓄積部と蓄積部から信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元状に多数配列された電荷検出層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、電極層が、画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜であり、電荷発生層が、ａ−Ｓｅにより形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の放射線画像検出器によれば、放射線の照射を受けて光を発する放射線変換層と、放射線変換層から発せられた光を透過する電極層と、電極層を透過した光の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷に応じた信号電荷を蓄積する蓄積部と蓄積部から信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元状に多数配列された電荷検出層とがこの順の積層された放射線画像検出器において、電極層を金属薄膜とし、電荷発生層をａ−Ｓｅにより形成するようにしたので、上述したようなＳ／Ｎ比の向上などの効果を得ることができる。
【００１２】
金属薄膜を形成するには熱蒸着でよく、短時間で複数回蒸着するようにすればａ−Ｓｅの温度が上昇せずに蒸着することができるので、ａ−Ｓｅが劣化することもない。また、金属であるため所望の電気伝導率も得ることができる。
【００１３】
また、上記本発明の第１の放射線画像検出器において、電極層の上面に、画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜をさらに設けるようにした場合には、電極層の厚さを確保することができるので、さらに電気伝導率を高めることができ、応答性、電圧耐性も高めることができる。
【００１４】
本発明の第２の放射線画像検出器によれば、放射線の照射を受けて光を発する放射線変換層と、放射線変換層から発せられた光を透過する電極層と、電極層を透過した光の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷に応じた信号電荷を蓄積する蓄積部と蓄積部から信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元状に多数配列された電荷検出層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、電極層を画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜とし、電荷発生層をａ−Ｓｅにより形成するようにしたので、上記本発明の第１の放射線画像検出器と同様に、上述したようなＳ／Ｎ比の向上などの効果を得ることができる。また、電極層の厚さを確保することができるので、所望の電気伝導率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の第１の実施形態を用いた放射線画像記録読取装置について説明する。図１は、本放射線画像記録読取装置の概略構成を示す図である。また、図２は、本発明の放射線画像検出器の一部断面図である。
【００１６】
放射線画像記録読取装置は、被写体に向けて放射線を射出する放射線源（図示省略）と、被写体を透過した放射線の放射線を受けて放射線画像を記録する放射線画像検出器１０と、放射線画像検出器１０に制御信号を出力する制御部２０と、放射線画像検出器１０から読み出された電荷信号を画像信号として検出する検出部３０とを備えている。
【００１７】
放射線画像検出器１０は、図１に示すように、放射線の照射を受けて光する放射線変換層１と、放射線変換層１から発せられた光を透過する電極層２、電極層２を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層３、電荷発生層３において発生した電荷を検出する電荷検出層４と、樹脂からなる基板５とをこの順に積層してなるものである。
【００１８】
放射線変換層１は、たとえば、ＮａやＴｌを添加したＣｓＩ、ＢａＦ、CaWO4、及びＮａＩ(Tl)、Gｄ２O2S：Tbなどから形成されている。
【００１９】
電極層２は、金属薄膜であり、たとえば、ＭｇＡｇ3-20%合金、Ｍｇ-Ａｇ系金属間化合物、ＭｇＣｕ3-20%合金、Ｍｇ-Ｃｕ系金属間化合物、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｇなどの金属から形成するようにすればよい。そして、その厚さは、たとえば、15ｎｍ〜400ｎｍ程度とすることが望ましい。また、金属薄膜の材料としては、ＭｇＡｇ3-20%合金で厚さ100ｎｍ〜400ｎｍ程度を用いることがより好ましい。
【００２０】
また、電極層２は、放射線変換層１から発せられた光を透過するものであり、その透過率は、たとえば、放射線変換層１から発せられた光が青または緑である場合には、これらの波長の光に対して５０％以上であり、望ましくは７０％以上である。そして、電極層２は、電荷発生層２の上面に蒸着により形成されるものである。たとえば、抵抗加熱方式によりボート内で金属塊が融解後にシャッターを開け、15秒間蒸着し一旦冷却する。これを上記透過率の範囲で抵抗値が十分低くなるまで複数回繰り返すことで形成される。
【００２１】
電荷発生層３は、放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅにより形成されている。
【００２２】
電荷検出層４は、図２に示すように、ＴＦＴスイッチ素子４１とキャパシタ部４２とを備えており、このＴＦＴスイッチ素子４１とキャパシタ部４２とからなる画素部が２次元上に多数配列されたものである。
【００２３】
図３に、電荷検出層４を矢印Ａ方向から見た図を示す。なお、図３においては、放射線変換層１、電極層２および電荷発生層３を図示省略してある。電荷検出層４のキャパシタ部４２には、図３に示すように、画素電極４２ａが設けられている。
【００２４】
そして、電荷検出層４には、図３に示すように、制御部２０から出力された、ＴＦＴスイッチ部３１を制御する制御信号が流れる制御線３１と、キャパシタ部３２に蓄積された電荷が流れ出す信号線３２とが設けられている。
【００２５】
次に、本放射線画像記録読取装置による放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。
【００２６】
まず、電極層２の所定の電圧が印加された状態で、図示省略した放射線源から放射線が射出され、被写体を通過した放射線が、放射線画像検出器１０の放射線変換層１に照射される。なお、このとき電極層２に印加される電圧は、アバランシェ効果を得ることができる大きさであることが望ましい。
【００２７】
そして、放射線変換層１は、放射線の照射を受けて光を発し、放射線変換層１から発せられた光は、電極層２を透過して電荷発生層３に照射され、電荷発生層３において照射された光量に応じた電荷が発生する。
【００２８】
そして、電荷発生層３において発生した電荷に応じた信号電荷が、電荷検出層４のキャパシタ部４２に蓄積されて放射線画像の記録が行われる。
【００２９】
そして、次に、制御部２０から制御線３１に順次制御信号が出力され、各制御線３１に接続されたＴＦＴスイッチ素子４１がＯＮされ、キャパシタ部４２に蓄積された電荷がＴＦＴスイッチ素子４１を介して信号線３２に流れ出し、検出部３０によって順次画像信号として検出され、放射線画像の読取りが行われる。
【００３０】
上記第１の実施形態の放射線画像検出器１０によれば、電極層２を金属薄膜とし、電荷発生層３をａ−Ｓｅにより形成するようにしたので、上述したようなＳ／Ｎ比の向上などの効果を得ることができる。
【００３１】
次に、本発明の放射線画像検出器の第２の実施形態を用いた放射線画像記録読取装置について説明する。
【００３２】
第２の実施形態の放射線画像検出２０は、第１の実施形態の放射線画像検出器１０と電極層２１の構成が異なる。その他の構成は第１の実施形態の放射線画像検出器と同様である。
【００３３】
第２の実施形態の放射線画像検出器２０の電極層２１は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電荷検出層４の画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜である。すなわち、電極層２１は、平板形状の金属膜に画素部の位置に対応して多数の穴が設けられたものである。穴の形状は、図４（Ａ）に示すように矩形であってもよいし、図４（Ｂ）に示すように円形であってもよい。
【００３４】
電極層２１の材料としては、たとえば、Ａｕを用いることができ、電極層２１の厚さとしては、15ｎｍ〜100ｎｍ程度であることが望ましい。
【００３５】
そして、放射線変換層１において発せられた光は、電極層２１の穴の部分を透過して電荷発生層３に照射される。そして、電極層２１に空けられた穴のエッジ部からの電界の広がりを利用して、穴に入射した光を光電変換する。
【００３６】
上記第２の実施形態の放射線画像検出器２０によれば、電極層２１を画素部の位置に対応して格子状に形成された金属膜とし、電荷発生層３をａ−Ｓｅにより形成するようにしたので、上記第１の実施形態の放射線画像検出器１０と同様に、上述したようなＳ／Ｎ比の向上などの効果を得ることができる。また、電極層２１の厚さを確保することができるので、所望の電気伝導率を得ることができる。
【００３７】
また、上記第１の実施形態の放射線画像検出器１０の電極層２の上面に、上記第２の実施形態の放射線画像検出器２０の電極２１を重ねて設けるようにしてもよい。
【００３８】
また、放射線画像検出器の層構成は上記実施形態のような層構成に限らずその他の層を加えたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の放射線画像検出器の第１の実施形態を用いた放射線画像記録読取装置の概略構成図
【図２】図１に示す放射線画像検出器の一部断面図
【図３】図１に示す放射線画像検出器の上面図
【図４】本発明の放射線画像検出器の第２の実施形態の電極層を示す図
【符号の説明】
【００４０】
１    放射線変換層
２，２１    電極層
３    電荷発生層
４    電荷検出層
４１  ＴＦＴスイッチ素子（スイッチ素子）
４２  キャパシタ部（蓄電部）
５    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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